일반물리학실험 보고서 단진자 운동(tracker) 자택실험용 (직접 제작방법)

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2021.04.16
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2020.05
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부산대학교 일반물리학실험 2020년도 자택실험용 보고서 족보입니다.
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목차

Ⅰ. 실험목적
Ⅱ. 실험원리
Ⅲ. 실험기구 및 재료
Ⅳ. 실험방법
Ⅴ. 측정값
Ⅵ. 실험결과
Ⅶ. 결과에 대한 논의
Ⅷ. 결론
Ⅸ. 참고문헌 및 출처

본문내용

Ⅰ. 실험 목적
본 실험의 목적은 단진자를 제작하고 조건을 달리하여 촬영한 영상 Tracker 프로그램을 통해 분석하여 주기를 구하는 것이다. 변화시키는 조건은 각각 줄 길이와 추의 무게이다. 최종적으로 이 조건들에 의해 주기가 어떻게 변하는지를 파악하는 것이 실험의 목표이다.

Ⅱ. 실험 원리
단진자는 한 점으로부터 질점이 일정한 거리를 유지하면서 연직 상에서 움직이는 진동자를 말한다. 단진자운동에서 진동을 발생시키는 힘, 즉 복원력은 중력이다. 여기에 작은 각도 근사를 사용한 뒤 복원력에 관한 미분방정식의 해를 구하여, 각진동수 w를 계산한다. 각진동수와 주기의 관계를 이용하면 결과적으로 진동의 주기를 구할 수 있다. 그 식은 다음과 같다.
따라서 우리는 진자의 주기는 추의 질량과 관계가 없으며, 오직 줄의 길이와 중력가속도에만 영향을 받는다고 예상할 수 있다. 또한 줄의 길이가 일정할 경우 줄의 길이의 제곱근에 비례하여 주기가 증가할 것을 예상할 수 있다.

Ⅲ. 실험 기구 및 재료
실, 동전(500원), 의자(촬영 높이 조정), 휴대전화, 노트북, 실타래, 자, 테이프

Ⅳ. 실험 방법
1) 그림2와 같이 실의 길이를 줄자로 재어서 정한 끝부분이 실타래의 한점에 고정되도록 테이프로 붙인다.
2) 실타래를 벽의 못부분에 고정시킨다.
3) 정한 질량만큼의 동전(추)를 테이프를 이용하여 실 끝에 부착한다.
4) 자를 기구 상단에 부착하여 Tracker 축적에 사용할 수 있게 한다.
5) 동전의 중앙에 그림을 그려 표시한다. 여기까지 진행하면, 그림3과 같이 실험기구 제작이 끝난다.
6) 동전의 위치를 조금 변화시켜 진동하도록 한다.
7) 벽면과 수평하도록 정면에서 휴대폰을 이용해 촬영한다.
8) 동영상을 Tracker프로그램과 Exel 프로그램을 이용하여 분석해 주기를 구한다.

참고 자료

James Stewart calculus 8e
부산대학교 일반물리학실험실https://gplab.pusan.ac.kr/gplab/40433/subview.do
일반물리학, 개정판, Halliday, Resnick and Jearl Walker, 범한서적주식회사, 2011년
일반물리학 실험,부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각,2019,
진자 주기의 엄밀한 유도: https://blog.naver.com/myongn34/221569108959
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